[實用新型]一種面向消防、救援等危險作業人員的無盲區定位和狀態監控系統

有效

• 申請號: 201220462083.2
• 申請日: 2012-09-12
• 公開（公告）號: CN202995386U
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 史楠;宋亮;李根;丁承君
• 申請（專利權）人: 史楠;宋亮;李根;天津君瑞科技有限公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種人員跟蹤定位技術，尤其涉及一種面向消防、救援等危險作業人員的無盲區定位和狀態監控系統。

背景技術

雖然隨著社會和科技的進步，各種危險作業移動機器人的研究如火如荼日趨深入，應用前景廣闊美好，但不可否認，無法預期如何久遠的未來，消防、地震、礦難等突發事故的處置還是依賴作業人員深入事故現場進行處置和救援。在此過程中，保證作業人員的生命安全、保持戰斗力是首要任務。因此在作業人員深入事故現場，全身心、全力以赴進行事故處置的過程，對其所處位置、作業狀態進行遠程監控和指揮無疑是非常必要、亟待展開，而且也是存在諸多技術問題需要攻克。

關于定位系統，世界上發展較為成熟與精確的就是全球衛星定位系統(GPS，Global?Positioning?System)，GPS利用多顆GPS衛星聯合對持有接收器的節點協作定位，現在GPS定位已經可以達到很高的精度了。但是在某些特定的場景下，如戰場或者消防現場等情況下，GPS無法使用，這就需要利用盲區自定位的方法進行節點的自定位。

目前國內危險作業人員還沒有佩戴此類的定位和監控系統，人員的生命安全無法得到有效的保證。本專利是基于MEMS、GPS、3G、Virtual?Reality以及智能控制等技術實現消防、救援人員在廣域危險室外環境和復雜非結構化室內環境的全地域無盲區定位和狀態監測(正常、跌倒、受困等)，從事實現對救援消防作業人員的遠程監控、調度和安全保障。

發明內容

本實用新型的目的是，，提供一種面向消防、救援等危險作業人員的無盲區定位和狀態監控系統。本發明的技術方案如下：

一種面向消防、救援等危險作業人員的無盲區定位和狀態監控系統。，包括盲區推估模塊，GPS定位模塊，安全監測模塊，應急救援裝置和上位機監控軟件，盲區推估模塊，GPS定位模塊，安全監測模塊和應急救援裝置構成系統的終端，佩戴在每個作業人員的身上，盲區推估模塊為系統終端的主要部分，其功能主要為在沒有GPS信號的情況下，進行作業人員的位置推估，由加速度傳感器，電子羅盤，陀螺儀和氣壓傳感器完成，安全檢測模塊通過傳感器檢測人員的安全狀態，并控制相應的應急救援裝置，GPS模塊主要是在有GPS信號時，進行定位并修正盲區推估的誤差。系統終端再將位置和狀態監控信息通過3G網絡傳送到上位機，上位機軟件顯示目標人員的位置狀態，并構建相應環境的地圖。

本實用新型同時提供一種采用權利要求所述的系統實現的無盲區定位方法，包括下列步驟：

1)當有GPS信號時，直接通過網絡向上位機傳送作業人員位置；

2)當GPS信號消失時，記下當前的位置，盲區推估模塊開始工作；

3)盲區推估模塊采用相對位置的方法，以計步功能為基礎；

4)通過加速度傳感器感知人員的行走，通過特定的算法將動作分為走，跑和上下樓四種類型，分別計步并測算每步行走距離，再由電子羅盤指示其方向，最后轉化為GPS坐標模式，；

5)通過3G無線網絡將人員的位置信息傳送到上位機軟件，并在上位機上顯示，這樣就完成了無盲區定位；

作為優選實施方式，步驟3)中，盲區推估模塊采用相對位置的方法，以計步功能為基礎，具體的計步方法可以是：

首先，將盲區推估模塊固定在工作人員的后腰部，然后通過三軸加速度傳感器記錄人員行走時加速度的變化，具體方法如下：

(1)將加速度讀取頻率調整為100HZ，并采取平均濾波法進行濾波，公式為

(2)為了方便對加速度傳感器讀取的數據進行識別，我們采用時間窗法，就是將采集的數據80個點為一窗口，然后每次移動30個點。

(3)行走步數的識別通過加速度的變化規律來完成的，首先，行走開始是是從波谷開始，依次為波峰——波谷——波峰——波谷，波峰與波谷之間設定相應的閾值進行判定如果滿足條件則計步；

本實用新型針對不同作業環境，快速構建相應的虛擬三維地圖，實時記錄人員作業位置和安全狀，特別是危險作業環境下，通過上位機軟件能更好的調度指揮作業人員，并能及時進行救援工作，提高危險作業人員的安全系數。通過無線3G網絡進行數據傳輸，3G網絡，是指使用支持高速數據傳輸的蜂窩移動通訊技術的第三代移動通信技術的線路和設備鋪設而成的通信網絡。它可以傳輸聲音的帶寬需求較大的信號，這樣現場和監控中心就可以進行直接交互。

附圖說明

圖1盲區推估功能框圖

圖2系統整體架構框圖

圖3安全檢測框圖。

圖4程序流程圖

具體實施方式

本實用新型包含系統終端和上位機軟件兩部分，系統終端如圖2所示為三核心架構，包含盲區推估，安全監測，GPS等功能，盲區推估模塊主要由三軸加速度傳感器，三軸電子羅盤，三軸陀螺儀和氣壓傳感器組成，如圖1所示，主要進行人員盲區定位的功能，當GPS消失時，盲區推估模塊開始工作，系統記下此時為初始位置，利用十軸傳感器采用特定的算法獲得移動物體的三維方向的位移，并通過智能化位置干預和重定位消除累積誤差，安全監測如圖3，時刻對人員安全狀態進行匯報，保障人員生命安全，系統終端和監控中心通過3G無線網絡進行相連，上位機軟件實時顯示人員工作狀態，整個系統采用微型便攜式設計，以應用于軍事，交通，特種行業(消防和礦井等)等領域的盲區定位與導航。